时间: 2023-09-15 15:00:47 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 92次
地球这个大家伙已经在太阳系中运动了至少46亿年,它每天会以非常高的速度自转一圈,每年会绕着太阳公转一圈,不出意外的话它能转到太阳死亡,这个时间估计是70亿年以后。
太阳死亡以后会变为一颗和地球体积大小的白矮星,但是它的密度非常高,如果地球这时还存在的话,它会继续绕着这颗恒星的残骸继续运转。
除了地球以外,在太阳系,甚至银河系,乃至整个宇宙这种这种旋转运动十分普遍,因为宇宙的大型物质结构就是这样形成的。
这就产生了一个问题,貌似很矛盾。
13世纪的时候,人类就梦想在地球上建造一个可以永动的机器。
它不需要外力的作用,也就是不需要能量的输入,仅仅依靠自身,不管是扭矩的变化、还是一些花里胡哨的操作, 就能自己永远转动、或者运动的机器。
但是无数次的尝试都失败了,这其中包括15世纪达芬奇这个制作机械的大师、还有17世纪英国的波义耳都动手做了很多类型的永动机,但最后都证明永动机在地球上无法实现。
为什么呢?其实最直接的原因是因为你在地球上不管是制作啥机器,不管是你的结构再怎么精妙,也不管你的设计多么合理,都无法避免一个问题;
就是机械运转所带来的摩擦力,以及空气,还有地球引力的作用。
这些我们可以统称为阻力,它会不断地使机械转动最初的动量消耗殆尽,直到停止运转。
为了对抗这些阻力,你必须给这个转动系统提供一个和所有阻力相同大小的力,才能保证其在惯性下一直运转。
如果你还想要让这个系统给外界做功,那么这个力就必须大于整个系统的阻力。
所以就出现了个各种奇形怪状的机器。依靠自身的转动来自己给自己提供对抗阻力的力。这就好比你左脚踩右脚、自己拉自己的头发想上天一样。
根本原因就违反了能量守恒定律。
也就是说孤立系统的能量是守恒的,需要外部的输入才能增加,你不能在一个孤立的系统中自己选创造出能量。
说到这里,貌似在地球上不能造出永动机的原因是因为阻力的存在。那么我们把一个轮子或者脱落拿到深邃的宇宙空间呢?周围没有其他引力源的干扰会怎么样?
牛顿给出了答案,任何物体在没有外力的作用下,它都会保持最初的运动状态。它要么静止要么匀速直线运动,正所谓静者恒静、动者恒动。
运动是事物的本质,随意只要你给这个轮子提供一个初始的旋转动量,只要没有外力干扰它会转下去,直到天荒地老。
而地球就是这样,在46亿年前形成太阳系的一团椭球形气体云开始在引力的作用下坍缩,首先会形成一个原行星盘。
由于这个椭球状的气体云内的气体分子、原子自身会进行这大量的不规则运动,导致整团巨大的气体云会拥有一个极其缓慢的旋转动量。
例如你在水槽里放一池子水,等待水面稳定以后,打开下水孔,不一会儿比就会看到整个水面会形成漩涡往下流,且漩涡的速度会越来越快。
这就是整池子水内部微小旋转动量随着体积变小,被放大的效果,以前有人说水槽的漩涡是地转偏向力引起的,其实并不准确。
运动河流中的漩涡可以用地转偏向力来解释,但是我们家里小小的水槽中的漩涡并不是地球自转引起的。
如果真是这样,那我们人也应该能感受到北半球和南半球不同的地转偏向力,那不岂是走路一不小心方向就会发生偏移?
现在我们回到太阳系的形成!当气体云塌缩以后,根据角动量守恒定律,质量分布的更加紧密那么气体云旋转的速度就会加快,(类似于滑冰运动员)这就为整片原行星盘带来了可观的旋转速度。
有了初始的旋转动量,那么地球、各大行星,包括太阳在内基本上都在逆时针自转,而且所有的行星都在逆时针公转。
接下来的问题是,地球的自转和公转是否违背了能量守恒定律?是否和我们口中所说的“永动机”相违背?
其实地球的运动可以说它就是一个“永动机”,但不完全是,毕竟总有一天它会因为太阳、月球的潮汐引力不停的消耗掉自转动量,而停止自转;每过100年每天就会增加约0.002秒。
但这个时间尺度非常长,估计等到太阳系毁灭,地球被太阳吞噬都不会发生这样的事。
地球的公转也一样,也无法永动下去,在宇宙空间中,两个质量物体相互旋转,就会造成类似于电荷在电场中旋转一样,电荷会释放出电磁辐射,而质量物体会释放出引力辐射,并且带走轨道能量。
因此地球的公转轨道一直在衰减,总有一天它会螺旋坠入太阳。所以说在宇宙中旋转的天体还真的没有严格意义上的永动。
不过就算它们永动,也符合科学理论啊,并不违反能量守恒,而且正是能量守恒和牛顿惯性定律的真实实例。
如果把地球从太阳系中拿出来,单独放在深邃的宇宙空间中,它就会因为角动量守恒一直自转下去,因为它没有对外做功,也没有受到阻力的影响,因此不要外力和能量的维持,可以在惯性作用下一直自转。
公转轨道也一样,地球本身在垂直于太阳引力方向上做匀速直线运动,但是却受到指向太阳中心的引力加速度,因此改变了运动速度(速度是矢量),所以造成它一直在绕太阳运行。
引力正是这个公转系统中的外力,因此地球的公转也没有违背能量守恒定律。也没有跟我们所说的永动机相违背。
地球自转和永动机是两种不同的概念,不管是地球的自转也好,公转也好,还是整体的星系运行,遵循的不过是宇宙之间的运行规则。这种运行规则和所说的永动机是两码事!
当然你也可以这样认为,永远动下去的东西就是永动机,这样也没错,那我也可以告诉你,哪怕是地球,自转同样也在慢慢减弱,哪怕是地球具有很大质量和惯性!平均每2亿年增加一个小时自转时间。也就是说2亿年后,我们地球自转一圈也需要25小时。
所为永动机,其实不管在什么地方何种形式都不可能存在!动其实就是做工,能量以一种形式转化另一种形式,或者一种力转化另一种力的过程,二者质量遵循能量守恒,你给了多大的力它做多大功,在做工过程中,必然存在能量的丢失。整个宇宙要想做到没有丢失能量的做工是不可能的,除非没有任何能量信息存在的绝对真空,绝对真空根本不可能。
一个物体妄想不损耗能量对外永远做工,这个真的是不可能,所以如何用引力和自转制作永动机我估计谁也不知道,因为本身它就不存在!
目前很多网上流传的电磁永动实验,其实也不要被迷惑,虽然利用电磁场相互作用特性可以实现输入小于输出,利用很小的力可以长时间运动,但这种不是说不会停,视频只是视频,不可能拍个半个小时一个小时让你看着它停!短短几分钟你是看不出什么的!但永动机不属于,充其量就是玩具!
人们现在对未来科学充满了各种幻想,在不久的将来,许多人们现在心中所想的科学产品,在未来可能都会一一实现。而正是因为这样,人们才会愿意坚持不断的向前努力,科学家们也是这样。科学家们通过自己一步一步脚踏实地对科学理论的研究发现和产品设计,才创造出世界上如此之多的产品。但是有一些人却想提出制作永动机,可是现在永动机的确是不能够存在的东西,未来却有可能,原因有以下几点。
一、未来科学的进步。未来的发展,没有人会知道它会像哪种方向或者说是哪种未来规划进行着?也正是这样,人们的未知才会对未来产生好奇。而科学也是这样,在未来许多科技产品或者说是新的理论得以产生。而永动机的话,在未来也有可能是科学家们会研究出来,这主要还是参考于在未来科技水平都大幅度提高之后,相应的产品也有可能会被研发出来。
二、新的理论提出。其实我们还要知道,能量守恒定律是焦耳提出的这样的理论,但是在未来,人们可能会打破这样的定律。毕竟未来科学是未知方向发展,而且还有新的定义,理论会出现。而科学理论的发展正是在一步一个脚印站在前辈或现代的理论基础上发明出来而不断被超越,由此曲折上升。这些理论也是经过一步步的被人证实,但是在未来也有可能会被人们推翻,没有任何事情都是绝对的。
三、外星文化或者说新文明的出现。宇宙很大很大,我们不知道宇宙外会有什么,说不定宇宙外面会有新的科技文明,他们那里可能会有永动机,如果在未来地球和其他文明进行相互碰撞交融的话,那么就会给地球带来另一番风景。
永动机真的存在吗
不存在永动机,目前没有相关正式报道。未来是否可能出现,无法准确预判。对一个没有发生的事物在当下做出预判都是不准确的。
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